节能新技术与应用-4-LED照明-218

芯片数 1
激发源 蓝色LED
发光材料 InGaN/YAG
发光原理 InGaN的蓝光与YAG的黄光混合成白光
显色性 >70
1 1 1 2 3
多个
蓝色LED
ZnSe
蓝色LED 紫外LED
InGaN/荧光粉 InGaN/荧光粉
蓝色LED+ 黄绿色LED
红色LED+绿 色LED+蓝色 LED
多种光色的 LED
100
75、100、150、 200、 图书馆一般阅览室
300、500、750、1000、
0.75m水平面
300
1500、2000、3000 、
一般超市营业厅
0.75m水平面
300
5000lx 分级。
办公建筑普通办公室
0.75m水平面
300
公用场所普通走廊
地面
50
医院候诊室、挂号厅
0.75m水平面
200
将发三元色的三种芯片封装在一起， 构成白色LED
将遍布可见光区的多种色光芯片封装 在一起，构成白色LED
>70 >90 >90 >70 >95
未知
7、LED的特点（优缺点）
1. 适用性强：体积小，携带方便，易制成各种形状的器件，适合易变的 环境。
2. 稳定性好，10万个小时，光衰为初始的50%。 3. 功耗低：节能，消耗能量较同光效的白炽灯减少80%。 4. 环保：对环境无污染，无有害重金属。 5. 响应时间快：白炽灯为MS级，LED为NS级。 6. 驱动电压小：比使用高压电源安全，适用于公共场所。 7. 光效潜能大：LED自诞生以来，遵循着每10年亮度提高30倍，价格下
平均寿命——也就是额定寿命，是指点亮批量灯完好率为50%的小时 数。普通白炽灯寿命1000小时, 日光灯寿命5000小时，节能灯寿命能 达到6000小时，LED寿命50000小时。
2、照明术语
眩光、光束角、三基色、频闪效应亮度
眩度—视野内有亮度极高的物体或强烈的亮度对比，则可 以造成视觉不舒适称为眩光。眩光可以分为视能眩光和不舒 适眩光。眩光是影响照明质量的重要因素。 光束角—射灯发射光的空间分布，以中心最强，向四周逐 渐减弱到中心光强50%强度的圆锥角为光束角。 三基色—红、绿、蓝（稀土元素在紫外线照射下呈现的三 种颜色）。 频闪效应—电感式荧光灯随电压电流周期性变化，光通量 也周期性的产生强弱变化，使人产生不舒适的感觉，称为频 闪效应。频闪效应易使人产生错觉而造成事故。
交通工具扩大人类的空间，照明扩大人类的时间
1、LED可见光的波长范围：380-780 nm
X射线
紫外线Βιβλιοθήκη 可见光红外线无线电波
光是电磁波辐射到人的眼睛，经视觉神经转换为光线， 即能被肉眼看见的那部份光谱。这类射线的波长范围在 360到830nm之间，仅仅是电磁辐射光谱非常小的一部 份。
R(红)：620-680 O(橙)：600-620 Y(黄)：580-600 G(绿)：490-580 B(蓝)：420-490 V(紫)：380-420
功率因素与平均寿命
功率因数——电路中有用功率与实际功率之间的比值。功率因数低，则 电流中的谐波含量越高，对电网产生污染，破坏电网的平衡度，无功损 耗增加。国家有规定，要功率超过75瓦才有功率因数的要求。
白炽灯因为是一个纯电阻，它的功率因数当然等于1。 日光灯都是用一个大电感和一个起辉器来启动。点亮以后大电感就串联 在电路里，所以它基本上是一个感性负载，它的功率因数只有0.51-0.56。 以后改用电子镇流器，功率因数要好一些，但是因为电子镇流器很容易 烧毁，所以用得最多的还是电感镇流器。 节能灯的功率因数也是只有0.54左右，而且也是感性负载。 LED产业标准联盟的标准规定<10W, PF>0.7;功率在10W-30W之间， PF>0.85;功率>30W，PF>0.9。
根据国际照明委员会(CIE)的建议，灯具按光通量 在上下空间分布的比例分为五类：直接型、半直接型、 全漫射型（包括水平方向光线很少的直接—间接型）、 半间接型和间接型。
常用灯具效率
投光灯 泛光灯 荧光灯 LED
40%-55% 55%-70% 40%-55% 85%-90%
(1) 直接型灯具：直接投照下方，利用率最高，光通量（90-100%）。 (2) 半直接型灯具：射向下半球空间，少部分射向上方，减少阴影，光通量（60-90%）。 (3) 漫射型：封闭灯罩，均匀投射，灯具向上向下的光通量几乎相同（各占40%-60%）。 (4) 半间接灯具：上面敞口的半透明罩。光线更为柔和宜人。向下光通占10%-40%。 (5) 间接灯具：全部天棚成为一个照明光源眩光与反射眩光都很小。光通（10%以下）向下。
发光二极管是由数层很薄的搀杂半导体材料制成，一层带 过量的电子，另一层因缺乏电子而形成带正电的“空穴”，当 有电流通过时，电子和空穴相互结合并释放出能量，从而辐射 出光芒。
材料: GaAs(砷化镓)红光,GaP(磷化镓)绿光,GaN(氮化镓)蓝色
白光LED的合成方法：
1.二光谱白光：互补的色光合成白光。（1+1） 2.全光谱混合成白光。（1＋1＋1） 3.利用二次配光LENS合成白光。（1+1） 4.利用单芯片发出全光谱的光。（处于研发阶段）
6、LED发光原理
发光二极管的核心部分是由 p型半导体和n型半导体组成 的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为pn结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数 载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电 能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入， 故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光 二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正 向电压），电流从 LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从 紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
显色性是指事物的真实颜色（其自身的色泽）与某 一标准光源下所显示的颜色关系。Ra值的确定，是 将DIN6169标准中定义的8种测试颜色在标准光源和 被测试光源下做比较，色差越小则表明被测光源颜 色的显色性越好。
Ra值为100的光源表示，事物在其灯光下显示出来的 颜色与在标准光源下一致。
2、照明术语
常用荧光灯的型号和规格，分四部 分YZ 40 RR 32，YZ表示直管形， YH表示环形灯管，40表示功率， RR表示荧光灯颜色，日光形RR， 冷白色RL，暖白色RN，32表示外 径mm。
5、LED的历史演进
1）1965年，全球第一款商用化发光二极管诞生 ，效率0.1lm/W, 售价45$/只。 2）1968年，研发取得了突破性进展，GaAsP器件的效率达到了1lm/W，并且能 够发出红光、橙光和黄色光。 3）1971年，GaP绿色芯片LED。用途：指示用，长寿命10万小时，可靠。 4）80年代AlGaAs技术使得LED效率达到10lm/W，90年代的AlGaInP技术使得 LED效率达到100lm/W。用途：显示，信号用。用于室外的运动信息发布以及汽 车的高位刹车灯。 5）1994年，中村修二研制出了第一只GaN基高亮度蓝色发光二极管。 用途：由于蓝光LED的出现，人们首次实现红黄蓝LED的全色显示，从90年代中 期开始，许多广告、体育和娱乐场所开始应用LED大屏幕显示。 6）1997年，中村修二和美国人修博特先后研制出了GaN蓝色发光二极管激发黄 光荧光粉得到白光LED，效率不足10 lm/W。 7）2000年，日亚报道了15 lm/W白光LED。 8）2003年，日亚报道的光效达到60 lm/W， 2006年3月，光效达到100 lm/W。 9）2006年7月，Cree公司报道了130 lm/W白光LED。 10）2006年11月，日亚报道的光效达到150 lm/W，其效率已经超过节能灯，实 现了真正意义上的照明。 11）2007年3月，美国CREE公司光效达到157 lm/W，目前LED的效率向200 Lm/W前进。
白光LED
LED光被誉为第四代光源
2、照明术语
发光强度：
发光强度单位为烛光。烛光的概念最早 是英国人发明的，英国人以一磅的白蜡制 造出一英尺长的蜡烛所燃放出来的光来定 义烛光单位。烛光（Candela），音译“ 坎德拉”。
如今的定义已有了变化：以一立方厘米 的黑色发光体加热，一直到该发光体将熔 为液体时，所发出的光量的1/60就是标准 光源，而烛光就是这种标准光源所放射出 来的光量单位。
LED照明节能
LED是什么？ Light Emitting Diode 发光二极管
首先请思考？为什么要照明
自然界一昼夜 24h为一个光照周期。有光照的 时间为明期，无光照的时间为暗期。生理需求。
人类进入自然条件下的洞穴、地下结构的需要。 建筑的特殊结构造成照明不足，或夜间使用。 交通工具的使用要求。 美观装饰的需求。 特殊生产工艺过程。
工业建筑机械加工粗加工
0.75m水平面
200
2、照明术语
单位：坎德拉/平方米 [cd/m2]
辉度L
辉度（L）是表示眼睛 从某一方向所看到物体 反射光的强度。
2、照明术语
光效
光效——单位：流明每瓦[lm/W] ①光效是指电能转换成光能的效率。②灯具效率
(也叫光输出系数)是衡量灯具利用能量效率的重要标 准，它是灯具输出的光能量与灯具内光源输出的光能 量之间的比例。
2、照明术语
光通量Φ：
点光源作用下，在单位立体角（1球面 度）内发出的光通量为“1流明”。光源 发射并被人的眼睛接收的能量之总和即为 光通量（Φ）单位：流明[lm]它是发光强度 （Luminous intensity）的单位。
与1烛光光源相距1英尺的1平方英尺面 积上的光量为1流明。40瓦的白炽灯220伏 时，光通量为340流明。常用的投影机流 明数值在1000-4000流明之间。